🧠 آیا می‌توان شبکه‌ای ساخت که کمی شبیه مغز یاد بگیرد؟

▪️در شبکه‌های عصبی معمولی، یک نورون می‌تواند از طریق وزن‌های مختلف هم اثر مثبت و هم اثر منفی روی نورون‌های بعدی بگذارد.

▫️اما در مغز، وضعیت متفاوت است. نورون‌ها عمدتاً تحریکی (Excitatory) یا مهاری (Inhibitory) هستند؛ یعنی ماهیت اثر خروجی آن‌ها ثابت می‌ماند. این ویژگی را با نام Dale’s principle  می‌شناسیم.

☑️ حالا یک سؤال جالب مطرح می‌شود:
اگر شبکه عصبی را مجبور کنیم این محدودیت زیستی را رعایت کند، آیا هنوز می‌تواند یاد بگیرد؟

📑مقاله‌ی جدید Diffusing Blame دقیقاً همین سؤال را بررسی می‌کند.

پژوهشگران شبکه را به دو جریان جداگانه‌ی تحریکی و مهاری تقسیم کردند و وزن‌های قابل یادگیری را غیرمنفی نگه داشتند.

🔺اما چالش مهم دیگری باقی می‌ماند: Backpropagation برای محاسبه‌ی سهم هر لایه در خطا، به اطلاعات وزن‌های مسیر forward  در مسیر backward وابسته است؛ مسئله‌ای که به Weight Transport Problem  معروف است و سازوکار مشخصی برای آن در مغز نمی‌شناسیم.

💡راه‌حل این مقاله، استفاده از Error Diffusion  است.
به‌جای اینکه خطا مثل Backpropagation لایه ‌به ‌لایه به عقب برگردد، یک سیگنال خطای خروجی مستقیماً به بخش‌های مختلف شبکه می‌رسد. نویسندگان با معرفی Modulo Error Routing  این ایده را برای مسائل چندکلاسه نیز گسترش داده‌اند.
و نتیجه؟

✅ این شبکه واقعاً توانست یاد بگیرد:
MNIST → 96.7٪
CIFAR-10 → 61.7٪
در یادگیری تقویتی نیز Error Diffusion را با PPO ترکیب کردند و روی چند محیط آزمایش کردند. در بعضی موارد عملکرد رقابتی بود، اما در مسائل دشوارتر همچنان فاصله و ناپایداری نسبت به روش‌های مبتنی بر Backpropagation دیده می‌شود.

💡اما شاید مهم‌ترین پیام مقاله همین باشد:
این پژوهش نمی‌گوید Backpropagation را کنار بگذاریم.

بلکه نشان می‌دهد می‌توان محدودیت‌هایی الهام‌گرفته از ساختار واقعی مغز را وارد شبکه کرد و بدون Weight Transport و با رعایت  Dale’s principle، همچنان یک سیستم یادگیرنده ساخت.

و این ما را به یک سؤال عمیق‌تر می‌رساند:
اگر مغز از Backpropagation کلاسیک استفاده نمی‌کند، پس چگونه مسئله‌ی Credit Assignment  را حل می‌کند؟
این مقاله پاسخ نهایی را پیدا نکرده؛
اما یک قدم جالب در مسیر پیدا کردن آن است.

 📄 مقاله:
Diffusing Blame: Task-Dependent Credit Assignment in Biologically Plausible Dual-Stream Networks
مطالعه مقاله در arXiv

Piko 🐾
🏢 آکادمی آنلاین مهندسی پزشکی و هوش مصنوعی
@onlinebme

#Backpropagation
#Neuroscience
#DeepLearning #BiologicallyPlausibleAI